基于RANSAC算法的植保机器人导航路径检测 被引量：18

1

作者 李秀智 彭小彬 +3 位作者 方会敏 牛萌萌 康建明 荐世春 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期40-46,共7页

为实现植保机器人精准自主导航和提高路径检测的精度、可靠性,提出一种基于RANSAC算法的视觉导航路径检测方法。首先,采用超绿灰度化法和最大类间方差法进行图像分割;继而结合形态学操作与动态面积阈值滤波算法滤除干扰;最后,在垄行的... 为实现植保机器人精准自主导航和提高路径检测的精度、可靠性,提出一种基于RANSAC算法的视觉导航路径检测方法。首先,采用超绿灰度化法和最大类间方差法进行图像分割;继而结合形态学操作与动态面积阈值滤波算法滤除干扰;最后,在垄行的边缘中,根据均值法提取特征点,采用RANSAC算法剔除离群点后由最小二乘法进行直线拟合,以提高导航路径的检测精度。实验表明,与Hough变换相比,本文垄行中心线检测方法具有更高的检测精度,导航路径的检测率可达93.8%,比未使用RANSAC算法提高了18.8个百分点。 展开更多

关键词 植保机器人 导航 垄行检测 图像处理 特征点提取 RANSAC算法

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植保机械智能化技术研究现状与趋势 被引量：1

2

作者 刘政 金诚谦 +1 位作者 冯玉岗 杨腾祥 《智能化农业装备学报（中英文）》 2024年第1期40-50,共11页

大田智能化植保机械是提高农药利用率、提升粮食品质、保障农业可持续发展的重要手段。为了解植保机械智能化技术的研究现状、明确未来发展方向,围绕高地隙植保机智能化作业的规模农田大尺度下的处方施药、地块级小尺度下的对靶喷药以... 大田智能化植保机械是提高农药利用率、提升粮食品质、保障农业可持续发展的重要手段。为了解植保机械智能化技术的研究现状、明确未来发展方向,围绕高地隙植保机智能化作业的规模农田大尺度下的处方施药、地块级小尺度下的对靶喷药以及随速变量喷药三大主流方向,从感知、分析、决策、控制等方面,阐述了融合高精度卫星定位的处方图构建、空间坐标变换方法和处方识别的技术原理、对靶喷药技术路线及杂草识别关键技术研究水平,认为基于在线处方的高精度喷药是未来研究的重点;针对随速变量喷药的高精度测速这一关键技术,进行了4种测速模式的优缺点对比分析,随着卫星定位在农机上的广泛应用,卫星测速以其更加通用、便捷、精准将成为高精度测速的主要方式。为探究变量喷药控制的发展现状,对压力控制变量喷药和管路截流式流量控制变量喷药两种控制方式及实现方法进行了总结,从结构复杂性、实现的安全性和系统稳定性方面综合来看,管路截流式流量控制是实现变量喷药的主要方式,并从技术原理、实现过程及优化应用情况对流量控制的分段控制、脉宽调制、PID控制3种控制算法进行了论述,认为基于机器学习的PID控制将是改善流量调控性能重要方向。随着人工智能技术的不断发展,融合智能感知、分析决策和自主作业能力的植保机器人将成为植保机械未来主流的发展方向。 展开更多

关键词 植保机械 处方喷药 杂草识别 对靶喷药 变量喷药 植保机器人

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基于语义分割网络的植保机器人视觉伺服控制方法

3

作者 李秀智 方会敏 +2 位作者 朱玉垒 杜博文 董泓佑 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期21-27,39,共8页

为实现稳定可靠的植保机器人视觉伺服控制,提出了一种基于语义分割网络的作物行特征检测方法。基于语义分割网络ESNet实现农田场景图像像素级带状区域检测,并利用最小二乘算法拟合得到每条行作物线特征;在此基础上通过设计一种主导航线... 为实现稳定可靠的植保机器人视觉伺服控制,提出了一种基于语义分割网络的作物行特征检测方法。基于语义分割网络ESNet实现农田场景图像像素级带状区域检测,并利用最小二乘算法拟合得到每条行作物线特征;在此基础上通过设计一种主导航线提取算法获取导航路径,并利用卡尔曼滤波对主导航线几何参数进行平滑处理,有效抑制了不平整地面导致的机器人运动颠簸与视觉图像测量噪声引起的导航参数波动。继而构建机器人前轮转向、后轮差速的阿克曼运动学模型;在图像空间坐标下设计纯追踪控制器实现植保机器人的伺服运动控制。大田环境下的现场实验结果为:总体横向偏差为0.092 m,验证了本文方法的有效性。 展开更多

关键词 植保机器人 视觉伺服控制 深度学习 语义分割网络 作物行特征检测

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对靶施药机器人及其关键技术的研究现状与分析 被引量：1

4

作者 石航 胡军 +3 位作者 李宇飞 刘昶希 张辉 张建业 《农业大数据学报》 2023年第2期54-61,共8页

农业机器人的研发与应用是如今智慧农业发展的重要趋势,对靶施药机器人是农业机器人领域的重要分支。本研究总结了国内外对靶施药机器人的研究现状与进展,介绍了对靶施药机器人的工作原理与主要技术点。分析了对靶施药机器人关键技术的... 农业机器人的研发与应用是如今智慧农业发展的重要趋势,对靶施药机器人是农业机器人领域的重要分支。本研究总结了国内外对靶施药机器人的研究现状与进展,介绍了对靶施药机器人的工作原理与主要技术点。分析了对靶施药机器人关键技术的研究现状,包括病虫害检测技术、对靶施药技术以及自主行走和控制技术,并阐明了这些关键技术在国内外的研究进展和挑战。指出了目前国内外对靶施药机器人大多可以做到节省农药、提高农药利用率的效果,但其研发状态更多处于实验室阶段,尚不能完全胜任实际生产任务。本研究可为对靶施药机器人研发的推进和智能化农业的发展提供参考和思路。 展开更多

关键词 对靶施药 植保机器人 精准施药 图像识别 视觉识别

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农业植保机器人研究现状及展望 被引量：4

5

作者 李志强 陈黎卿 《玉林师范学院学报》 2020年第3期1-14,2,共15页

随着精细农业、智慧农业等新概念的提出,机器人越来越广泛的应用于农业植保作业。本文从农业植保机器人移动平台、环境信息获取、物联网植保技术等方面综述了国内外农业植保机器人研究现状和发展动态,分析了农业植保机器人移动平台行走... 随着精细农业、智慧农业等新概念的提出,机器人越来越广泛的应用于农业植保作业。本文从农业植保机器人移动平台、环境信息获取、物联网植保技术等方面综述了国内外农业植保机器人研究现状和发展动态,分析了农业植保机器人移动平台行走方式、环境信息获取途径、无人自主作业以及物联网在农业植保机器人领域的应用。最后对农业植保机器人未来的发展方向进行展望。 展开更多

关键词 植保机器人 信息采集 自主操作 物联网

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3WP-200A型智能植保机器人喷枪设计与试验

6

作者 张义胜 侯心爱 +2 位作者 宫玉敏 孙建新 蒋鑫 《中国农机化学报》 北大核心 2022年第10期65-71,共7页

我国丘陵山区地带占国土面积的10%,丘陵山区地块小,道路狭窄,大型植保机械不方便进入作业。针对上述问题,研制一种适合丘陵山区果园植保作业的3WP-200A型智能植保机器人,设计后置式双摆动喷枪喷洒装置,该装置可实现180°无死角喷洒... 我国丘陵山区地带占国土面积的10%,丘陵山区地块小,道路狭窄,大型植保机械不方便进入作业。针对上述问题,研制一种适合丘陵山区果园植保作业的3WP-200A型智能植保机器人,设计后置式双摆动喷枪喷洒装置,该装置可实现180°无死角喷洒。在不考虑风力,只考虑空气阻力的条件下,应用物理学及理论力学的基本概念,计算摆动喷枪射程。介绍喷洒装置结构及工作原理,对喷枪进出口径、药液压力损失、枪体直径等参数进行设计,并对喷枪射程进行试验。试验结果表明,工作压力为0.4~0.5 MPa时,药液喷洒最大行距为7~9 m,高度大于6 m,满足设计参数要求。研究结果可为果园植保机械喷洒装置的研发提供理论参考和技术支撑。 展开更多

关键词 植保机器人 喷洒装置 摆动喷枪 喷枪射程

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基于CPS的果园植保机器人系统体系结构设计 被引量：1

7

作者 姬广永 艾长胜 +1 位作者 杨婷松 武徳林 《计算机与现代化》 2016年第10期100-103,共4页

信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)是计算、通信、控制与物理过程高度集成的新一代智能控制系统,具有安全、可靠、实时、高效等特点,应用前景广泛。将CPS应用到果园植保机器人系统,根据CPS特征和植保机器人系统特点,提出4层体系... 信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)是计算、通信、控制与物理过程高度集成的新一代智能控制系统,具有安全、可靠、实时、高效等特点,应用前景广泛。将CPS应用到果园植保机器人系统,根据CPS特征和植保机器人系统特点,提出4层体系结构框架。该体系结构分为物理层、网络通信层、数据服务层和用户应用层。介绍植保机器人信息物理系统各层协同工作的流程,并对各层的组成和功能进行详细描述。 展开更多

关键词 信息物理融合系统(CPS) 植保机器人 体系结构

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3WP-200型智能植保机器人行走参数设计

8

作者 张义胜 侯心爱 +3 位作者 宫玉敏 张希峰 巩彬 王维 《林业机械与木工设备》 2021年第12期31-33,40,共4页

3WP-200型智能植保机器人,既适合丘陵山区果树农药喷洒作业,又适合大田农药喷洒作业。植保机器人的行走系统由四轮驱动机构和转向机构组成。四个行走轮均安装有驱动电机和转向电机,完成植保机器人的行走及转向工作,轮胎可原地转动90度,... 3WP-200型智能植保机器人,既适合丘陵山区果树农药喷洒作业,又适合大田农药喷洒作业。植保机器人的行走系统由四轮驱动机构和转向机构组成。四个行走轮均安装有驱动电机和转向电机,完成植保机器人的行走及转向工作,轮胎可原地转动90度,转弯作业灵活。对植保机器人的行走速度、行走阻力、爬坡能力、驱动轮电机参数等进行了设计计算。计算结果表明,各项参数的设计值符合项目任务书的要求。 展开更多

关键词 植保机器人 行走速度 行走阻力

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3WP-200型智能植保机器人纵横向极限稳定性分析

9

作者 张义胜 侯心爱 +3 位作者 章杰成 田凯 巩彬 张希峰 《农业科技与装备》 2021年第6期28-29,共2页

为确保3WP-200型智能植保机器人的作业稳定性,分析其行走系统的受力情况,计算其发生上下坡纵翻和坡上横翻的临界条件。分析结果表明:机器人满载时,上坡时最大坡度<49.23°,下坡时最大坡度<60.11°;横向行驶时,质心偏心距... 为确保3WP-200型智能植保机器人的作业稳定性,分析其行走系统的受力情况,计算其发生上下坡纵翻和坡上横翻的临界条件。分析结果表明:机器人满载时,上坡时最大坡度<49.23°,下坡时最大坡度<60.11°;横向行驶时,质心偏心距值朝下和朝上的最大坡度分别为30.11°和35.75°。 展开更多

关键词 植保机器人 稳定性 分析 纵横向

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基于改进ACO-DWA算法的轮式植保机器人避障路径研究

10

作者 牛晶 申传艳 +2 位作者 张利鹏 李奇军 刘世锋 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期188-200,共13页

山地非标准果园内大型植保机械通行性差,小型轮式植保机器人有广阔的应用前景。为解决因果园枝叶郁闭所造成的视觉信息误判,作业地形复杂所造成的机器人避障不及时等问题,提出了一种基于改进ACO-DWA算法的轮式植保机器人路径规划算法。... 山地非标准果园内大型植保机械通行性差,小型轮式植保机器人有广阔的应用前景。为解决因果园枝叶郁闭所造成的视觉信息误判,作业地形复杂所造成的机器人避障不及时等问题,提出了一种基于改进ACO-DWA算法的轮式植保机器人路径规划算法。首先通过激光雷达获取果园环境信息,应用体素化网格法精简点云密度,利用栅格法分割地面点云,采用K-means算法提取机器人行间通行区域;再结合植保机器人的运动学模型及作业规范约束,采用基于模型预测算法(SBMPO)生成一系列待选轨迹集合;然后采用改进的ACO-DWA算法,将机器人的通行成本融入搜索节点的目标函数,根据环境地图在线进行路径规划;最后,利用MATLAB R2021仿真平台和机器人ROS操作系统分别进行了仿真验证和实景布置试验。试验结果表明,该方法可以明显改善机器人在果园复杂场景下的通行能力,算法路径规划效果和运行效率明显提高。 展开更多

关键词 轮式植保机器人 改进ACO-DWA算法 路径规划 通行成本 能耗成本

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基于测距值修正的温室植保机器人定位方法 被引量：1

11

作者 毕松 张国轩 +1 位作者 李志军 胡福文 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期347-358,共12页

针对温室植保机器人作业过程中,UWB节点之间频繁出现的非视距通信现象导致UWB系统定位精度低和稳定性差的问题,提出了一种基于UWB测距值修正的融合定位方法。首先,设计了基于测距残差的UWB节点间通信类型识别方法;其次,分析了视距和非... 针对温室植保机器人作业过程中,UWB节点之间频繁出现的非视距通信现象导致UWB系统定位精度低和稳定性差的问题,提出了一种基于UWB测距值修正的融合定位方法。首先,设计了基于测距残差的UWB节点间通信类型识别方法;其次,分析了视距和非视距通信下UWB测距误差产生原因并建立了两种通信条件下的测距值修正模型;最后,基于扩展卡尔曼滤波器设计了UWB测距修正值和IMU数据融合方法,实现了温室机器人作业过程中的可靠定位。在温室环境下的实际验证结果表明:非视距通信条件下,经过UWB测距修正的融合定位方法的定位误差为11.95 cm,相较于未进行UWB测距值修正的融合定位方法,定位误差降低83.11%,可为温室植保机器人提供稳定的高精度定位信息。 展开更多

关键词 温室植保机器人 UWB通信类型判别 UWB测距值修正 融合定位

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基于分布式优化算法的植保通信系统设计 被引量：1

12

作者 常秀岩 袁博 《农机化研究》 北大核心 2023年第4期237-240,255,共5页

针对植保机器人数据传输延迟、影响作业效果的问题,基于分布式优化算法对植保机器人的通信系统进行了设计。植保机器人采用CPS系统进行设计,主要包括用户层、信息处理层、网络通信层和物理层。对通信系统进行分布式优化算法设计,包括对... 针对植保机器人数据传输延迟、影响作业效果的问题,基于分布式优化算法对植保机器人的通信系统进行了设计。植保机器人采用CPS系统进行设计,主要包括用户层、信息处理层、网络通信层和物理层。对通信系统进行分布式优化算法设计,包括对多个体网络系统进行受限一致性分析,并进行通信系统分布式优化,以减少数据传输延迟,提升信息传输速度。为了验证通信系统的有效性,对其进行通信系统性能试验和信息处理功能测试,结果表明:通信系统数据传输效果良好,可以完成信息的处理。 展开更多

关键词 植保通信系统 分布式优化算法 多个体网络系统 CPS系统

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